[发明专利]一种质心不确定移动机器人的建模方法

说明书

技术领域：

本发明属于机器人控制技术领域，涉及一种用于质心不确定的移动机器人建模方法，特别涉及一种移动机器人以不确定质心为参考点的运动学模型的建立方法。

背景技术：

为移动机器人建立运动学或动力学模型，是机器人控制的基础。一般情况下都是在假设移动机器人的质心位于轮轴几何中心来给机器人建立模型。这只有当机器人本身的结构(包括加带的负载)完全对称时才能实现，否则移动机器人是不可能完全遵照上述模型进行实际工作的。一方面，由于负载以及路面的原因。因为移动机器人的工作最终要依靠负载来实现，所带的负载有大有小、有轻有重而且形状各异，再加上机器人所行走的路面粗糙程度也不尽相同，出现车体打滑与倾斜在所难免，导致移动机器人的质心不可能精确地位于中轴线上，总会有或多或少的偏移。另一方面，由于机器人自身的结构和材料。机器人本身的制造材料、工艺手法、装配方式以及零部件(比如轴承与螺栓；驱动电机与支撑面)之间的接触摩擦和震动都会影响移动机器人的模型，造成机器人自身质量分布不均匀，所以即便是机器人空载，质心也会由于其自身的工艺缺陷和机械摩擦而发生偏移。近期有针对于质心位于轮轴的中轴线上的情况给机器人建立运动学模型。但机器人最终是要负载的，经过仔细分析不难发现，移动机器人在运行过程中要受到负载位置、路面状况、周边环境等诸多因素的影响，因此质心不可能总是精确地落在位于轮轴几何中心获轮轴中轴线上。因此，非常有必要为质心偏离轮轴中轴线一定角度的三点式移动机器人提出一种建模方法。

发明内容：

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种质心偏离轮轴中轴线一定角度的三点式移动机器人的建模方法，来提高机器人的精确控制。

本发明所采用的技术方案是：一种质心偏离轮轴中轴线一定角度的三点式移动机器人的建模方法，包括以下步骤：

(1)质心位于轮轴中点时的建模。

(2)质心位于轮轴线时的建模。

(3)质心偏离轮轴中轴线时的建模。

附图说明

图1质心位于轮轴中轴线的机器人系统结构示意图

图2质心偏离轮轴中轴线的机器人系统结构示意图

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

1、质心位于轮轴中点和轮轴中轴线的情况。

当移动机器人的质心严格地位于其轮轴中轴线上时，三点式移动机器人的结构如图1，E为两轮轴线中点，设点F为机器人质心，D为点E与点F的距离，u₁表示机器人前进的速度，α为机器人相对x₁轴的转角，且满足表示机器人转动的角速度。设点E的坐标为E=(x′₁，x′₂，α′)，则E(质心位于轮轴中点)点的运动学方程为

x·1′=u1cosαx·2′=u1sinαα·′=u2---(1)]]>

设点F的坐标F=(x₁，x₂，α)，由图1所示的几何关系可得质心F与E点的位置关系为。